STAT-1 levels influence response to chemotherapy and cytotoxic activity of immune system in lung cancer

Non-Small Cell Lung Cancer (NSCLC) is the main cause of cancer-related death in the world. In this thesis, we analyzed the underlying molecular mechanisms of lung cancer chemoresistance and immune-killing resistance, which still represent a challenge in cancer treatment. mRNA and protein evaluation of Signal Transducer of Activator of Transcription-1 (STAT1) and Programmed-Death-Ligand-1 (PD-L1) allowed us to choose two NSCLC cell lines (Calu-3 and NCI-H2228) among six different analyzed. In the first part of the thesis, we analyzed how PD-L1 expression varies after STAT1 silencing but no significant changes were observed. Despite this, in cytotoxicity and T-cell proliferation experiments, it was possible to observe a reduction of cell viability due to an increase in cancer cells’ chemosensitivity to chemotherapeutics, and an increase in T-cell proliferation and immune-killing. In the second part of the thesis, we analyzed the involvement of paracrine mechanisms in STAT1-dependent therapy resistance. Indeed, we identified a different set of cytokines expression, as well as a different proteomic profile in Extracellular Vesicles (EVs) released from control and STAT1-silenced NSCLC cells. Our results suggest that STAT1 silencing resensitizes NSCLC cells to cisplatin and pemetrexed-based chemotherapy and immune killing by T-cells, demonstrating its potential role in mediating resistance through the involvement of paracrine mechanisms.

Il tumore al polmone non a piccole cellule (NSCLC) è la principale causa di morte legata al cancro nel mondo. Nella tesi, abbiamo analizzato i meccanismi molecolari alla base della chemioresistenza e della resistenza all'azione citotossica del sistema immunitario in tumore al polmone, che rappresenta ancora una sfida per il trattamento del tumore. La valutazione dell'mRNA e delle proteine di STAT1 e PD-L1 ci ha permesso di scegliere due linee cellulari di NSCLC (calu-3 e NCI-H2228) tra sei diverse linee analizzate. Nella prima parte della tesi, abbiamo analizzato come cambia l'espressione di PD-L1 dopo il silenziamento di STAT1 ma non si sono osservati significativi cambiamenti. Nonostante ciò, negli esperimenti di citotossicità e di proliferazione delle cellule T, è stato possibile osservare una riduzione della vitalità cellulare dovuta ad un aumento nella chemiosensibilità delle cellule tumorali ai chemioterapici, e un aumento nella proliferazione delle cellule T e dell'attività citotossica del sistema immunitario. Nella seconda parte della tesi, abbiamo analizzato il coinvolgimento dei meccanismi paracrini nella resistenza STAT1 dipendente alla terapia. Infatti, abbiamo identificato una diversa espressione delle citochine, così come un differente profilo proteomico nelle vescicole extracellulari (EV) rilasciate da cellule di NSCLC controllo e silenziate per STAT1. I risultati suggeriscono che il silenziamento di STAT1 risensibilizza le cellule di NSCLC alla chemioterapia a base di cisplatino e pemetrexed e all'attività citotossica delle cellule T, dimostrando il suo ruolo potenziale nel mediare la resistenza tramite il coinvolgimento dei meccanismi paracrini.